CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG TRUYỀN TẢI QUANG 1.1 Cấu trúc mạng truyền tải quang Theo quan điểm phân lớp, mạng có thể được chia thành 3 lớp: Lớp kênh quang, lớp ghép kênh quang và lớp truyền tải quang. Cấu trúc tổng quát của mạng truyền tải quang được mô tả như trong hình 1.19] Miền OTN Miền Mạng conMạng con Mạng con IrDI IaDI IaDI OTS OTS OTS OTS OTS OTS OTS OMS OMS OPS OMS OMS OCh OCh OChr OCh OTU OTU OTU OTU ODU Khuếch đại quang Tái tạo 3-R Kết nối chéo/xen rẽ/ghép kênh Truy cập khách hàng OTS : Đoạn truyền tải quang ODU: Khối dữ liệu kênh quang OMS : Đoạn ghép kênh quang OPS : Đoạn vật lý quang học OTU : Khối truyền tải quang IrDI : Giao diện liên miền Och : Kênh quang IaDI : Giao diện miền nội bộ Hình 1.1: Cấu trúc lớp mạng truyền tải quang Tieu luan Ochr : Kênh quang rút gọn 1.1 Lớp kênh quang Lớp kênh quang cung cấp dịch vụ truyền tải từ đầu cuối tới đầu cuối cho đa dạng tín hiệu khách hàng (tế bào ATM, PDH 565 Mbit/s, SDH STM-N, gói IP, …), đồng thời cung cấp các khả năng xuyên suốt từ đầu cuối tới đầu cuối. Chức năng chính của lớp này gồm: - Sắp xếp lại kết nối kênh quang cho định tuyến mạng linh hoạt. - Xử lý mào đầu kênh quang đáp ứng theo yêu cầu của kênh quang đồng thời bảo đảm nguyên vẹn thông tin.
- Thực hiện các hoạt động quản lý, bảo dưỡng kênh quang phù hợp với hoạt động và chức năng quản lý của mạng; cung cấp kết nối tin cậy theo thay đổi tham số dịch vụ và sự tồn tại mạng.2 Lớp ghép kênh quang Lớp ghép kênh quang cung cấp cho mạng năng lực truyền tải trên nhiều bước sóng qua một sợi quang hay năng lực truyền tải trên tín hiệu quang đa bước sóng. Chức năng chính của lớp này gồm: - Xử lý mào đầu đoạn ghép kênh quang đáp ứng yêu cầu của đoạn ghép kênh quang đồng thời bảo đảm nguyên vẹn thông tin. - Cung cấp các hoạt động quản lý, bảo dưỡng kênh quang phù hợp với hoạt động, chức năng quản lý của mạng cũng như sự tồn tại đoạn ghép kênh quang. - Cung cấp các khả năng sử dụng cho các tín hiệu quang đa bước sóng, cung cấp, hỗ trợ cho hoạt động và quản lý mạng quang.3 Lớp mạng truyền tải quang Lớp mạng cung cấp chức năng cho truyền dẫn của các tín hiệu quang trên các môi trường quang của khác nhau (G.
Chức năng chính của lớp này gồm: - Xử lý mào đầu đoạn truyền dẫn đáp ứng yêu cầu đoạn truyền dẫn kênh quang đồng thời bảo đảm nguyên vẹn thông tin. Tieu luan - Cung cấp các hoạt động quản lý, bảo dưỡng kênh quang phù hợp với hoạt động, chức năng quản lý của mạng cũng như sự tồn tại đoạn ghép kênh quang.2 Từ mã FEC trong OTN SDH đã sử dụng các byte SOH không xác định để truyền từ mã FEC với mục đích kiểm tra thông tin. Nó chỉ giới hạn một số lượng từ mã FEC, điều này làm hạn chế hoạt động của FEC. Trong OTN, lược đồ FEC xen kẽ 16 byte được xác định, sử dụng 4x256 byte thông tin kiểm tra cho mỗi khung ODU.
Sự hiện diện của FEC được thể hiện rõ ràng và rộng rãi.709 được xác định là RS(255,239). Từ mã Reed-Solomon thường được viết dưới dạng RS(n,k) với một ký hiệu gồm s-bit trong đó n là tổng số ký hiệu trên mỗi từ mã, k là kích thước dữ liệu trong từ mã đó. Một từ mã gồm các byte dữ liệu và các byte chẵn lẻ. Các byte chẵn lẻ được thêm vào dữ liệu để phát hiện và sửa lỗi nhằm mục đích khôi phục tín hiệu tại đầu thu.709: s = 8bit; n = 255 byte; k = 239 byte Một hệ thống FEC điển hình thể hiện như hình 1.10] Nhiễu/tạp âm Đầu vào dữ Giải mã hóa RS Đầu ra Kênh thông tin dữ liệu liệu Mã hóa RS Hình 1.2: Hệ thống FEC điển hình Bộ mã hóa lấy k ký hiệu thông tin của s bit, thêm các ký hiệu kiểm tra để tạo từ mã n ký hiệu (n-k).
Bộ giải mã Reed-Solomon có thể sửa tối đa t ký hiệu có lỗi trong từ mã, trong đó 2t = n-k.3 thể hiện mã RS(255,239) tiêu chuẩn. 1 ký hiệu = 8 bits (m= 8) 1 2 239 254 255 Kích thước khối dữ liệu, k=239 Kiểm tra kỹ hiệu (2t=n-k=16) Kích thước từ mã, n=255 (Số lượng ký hiệu có thể sửa = 8) (Số lượng lỗi có thể phát hiện = 16) Tieu luan Bộ giải mã có thể Hsửìnahb1ấ.t3:kCỳ ấ8uktýrúhcicệủuanRàoS(t2r5o5n,g23m9)ột từ mã. Các mã Reed- Solomon xử lý lỗi trên cơ sở ký hiệu; do đó, một biểu tượng chứa tất cả các bit bị lỗi sẽ dễ dàng phát hiện và sửa chữa như một biểu tượng chứa một lỗi bit. Đó là lý do tại sao mã Reed- Solomon đặc biệt thích hợp để sửa lỗi cụm Với kích thước ký hiệu s, độ dài từ mã tối đa (n) cho mã Reed-Solomon là: n = 2s – 1 Việc xen kẽ dữ liệu từ các từ mã khác nhau cải thiện hiệu quả của mã Reed- Solomon vì ảnh hưởng của lỗi cụm được phân chia giữa nhiều từ mã khác nhau.3 TCM (Tandem Connection Monitoring) Giám sát trong SONET/SDH được chia thành giám sát đoạn, tuyến và đường.
Khả năng giám sát đoạn truyền dẫn từ mạng này qua mạng khác rất hạn chế. TCM trong OTN [9, tr.15] tăng cường khả năng giám sát trên toàn mạng, cụ thể: - Giám sát kết nối nối tiếp quang UNI tới UNI, giám sát kết nối ODUk qua mạng truyền tải công cộng (từ lối vào mạng công cộng đầu cuối mạng tới lối ra đầu cuối mạng). - Giám sát kết nối nối tiếp quang NNI tới NNI; giám sát kết nối ODUk qua mạng của người khai thác mạng (từ lối vào đầu cuối người khai thác mạng tới đầu cuối). - Giám sát tuyến tính lớp con 1+1, 1:1, và 1: n mạng con kênh quang kết nối chuyển mạch bảo vệ, để xác định lỗi tín hiệu và các điều kiện suy giảm tín hiệu.
- Giám sát lớp con cho kênh quang dùng chung vòng bảo vệ (SPRing) chuyển mạch bảo vệ, để xác định lỗi tín hiệu và các điều kiện suy giảm tín hiệu. - Giám sát một kết nối nối tiếp kênh quang để phát hiện một lỗi tín hiệu hay điều kiện suy giảm tín hiệu trong kết nối kênh quang được chuyển mạch để tự động khôi phục lại kết nối. - Giám sát một kết nối nối tiếp kênh quang như định vị lỗi hoặc kiểm tra phân phối chất lượng dịch vụ. Một trường TCM chỉ định một kết nối giám sát được mô tả trong khuyến nghị G.
Số kết nối giám sát theo một vạch có thể thay đổi giữa 0 và 6. Các kết nối giám sát có thể lồng nhau, chồng lấn lên nhau và/ hoặc là phân cấp. Sự lồng Tieu luan nhau và Tieu luan sự phân tầng như trong hình 1. Giám sát các kết nối A1-A2/B1-B2/C1-C2 và A1- A2/B3-B4 là lồng nhau, trong khi B1-B2/B3-B4 là phân cấp.
TCM6 TCM5 TCM4 TCM3 TCM2 TCM1 TCM TCM6 TCM6 TCM6 TCM6 TCM6 6 TCM5 TCM5 TCM5 TCM4 TCM3 TCM2 TCM5 TCM4 TCM3 TCM2 TCM5 TCM4 TCM3 TCM2 TCM TCM1 TCM4 TCM4 TCM1 TCM1 5 TCM3 TCM3 TCM TCM2 TCM2 4 TCM1 TCM1 TCM A1 B1 3 C1 C2 A2 TCM 2 TCM 1 B2 B3 B4 C1-C2 B1-B2 B3-B4 A1-A2 TCM2 Trường TCM OH chưa được sử dụng TCM1 Trường TCM OH đang được sử dụng Hình 1.4: Giám sát các kết nối Giám sát chồng lần các kết nối trình bày ở hình 1.5 (B1-B2 và C1-C2) cũng được hỗ trợ. TCM6 TCM5 TCM4 TCM3 TCM2 TCM1 TCM6 TCM5 TCM4 TCM3 TCM2 TCM1 TCM6 TCM6 TCM6 TCM5 TCM5 TCM5 TCM4 TCM3 TCM2 TCM1 TCM4 TCM4 TCM3 TCM3 TCM2 TCM2 TCM1 TCM1 A1 B1 C1 B2 C2 A2 C1-C2 B1-B2 A1-A2 TCM2 Trường TCM OH chưa được sử dụng TCM1 Tieu luan Trường TCM OH đang được sử dụng Hình 1.5: Giám sát chồng lần các kết nối ODUk Tieu luan 1.4 OTN và công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng 1.1 Công nghệ WDM Mục đích của ghép kênh là phân chia băng thông truyền dẫn của kênh truyền cho mỗi người dùng. Ghép kênh phân chia theo bước sóng phân biệt tín hiệu các kênh truyền dựa trên bước sóng. Do đó sẽ có nhiều kênh được truyền đi trên cùng một sợi quang mà không bị ảnh hưởng lẫn nhau.
Phương pháp này đang được sử dụng để tận dụng hiệu quả băng thông của sợi quang, từ đó làm tăng dung lượng của các hệ thống quang hiện tại. Nhằm bù lại suy hao truyền dẫn do suy giảm năng lượng tín hiệu khi truyền tín hiệu quang đi xa, người ta đặt bộ khuếch đại quang trên tuyến quang. Độ lợi tín hiệu có thể lên đến 30dB khi sử dụng bộ khuếch đại quang EDFA. Bộ khuếch đại quang EDFA không thực hiện khuếch đại tín hiệu gián tiếp mà thực hiện khuếch đại trực tiếp.
Điều này làm cho hệ thống nhanh và tin cậy hơn. Việc sử dụng bộ khuếch đại kết hợp với hệ thống WDM đem lại hiệu quả cao trong bảo đảm thông tin ở cự ly xa với độ tin cậy cao. Đầu vào dữ liệu λ1 Đầu ra Phát λ1 Thu dữ liệu quang quang Đầu vào Sợi Sợi Đầu ra dữ liệu Phát λ2 quang quang λ2 dữ liệu Thu quang WDM WDM MUX quang DMUX EDFA Đầu vào λ3 Đầu ra dữ liệu Phát λ3 Thu dữ liệu quang quang Hình 1.6: Ghép kênh phân chia theo bước sóng sử dụng bộ khuếch đại EDFA DWDM (Dense wavelength – devision multiplexing) là phương pháp ghép kênh phân chia theo bước sóng dựa trên WDM nhưng mật độ ghép ở mật độ cao hơn rất nhiều. Các bước sóng ứng với tần số f, ITU định nghĩa khoảng cách tần số chuẩn Tieu luan hóa ∆𝑓 là 100 GHz được chuyển đổi thành khoảng cách bước sóng ∆𝜆 là 0.
Hệ thống DWDM làm việc ở vùng bước sóng 1550 nm vì các giá trị suy hao ở vùng cửa sổ quanh bước sóng này rất nhỏ. Ngoài ra nó còn phù hợp với các bộ khuếch đại quang trộn Erbium vì các bộ khuếch đại này làm việc ở dải bước sóng 1530 nm đến 1570 nm. Mỗi bước sóng truyền đi trong hệ thống DWDM có tần số cách nhau 100 GHz được chỉ ra trong bảng các bước sóng chuẩn hóa của ITU (Bảng 1. Tuy nhiên, các hệ thống hiện đại đang phát triển chứng minh rằng có thể giảm khoảng cách tần số các kênh xuống 50 GHz.
Khi khoảng cách của các kênh ngày càng được giảm xuống thì số lượng các kênh được phát đi trên cùng một sợi quang sẽ ngày càng tăng lên.1: Bảng bước sóng chuẩn hóa của ITU Central Central Frequency Wavelength (THz) (nm) 196.2 OTN và WDM Mạng truyền tải quang cho phép truyền tải các tín hiệu khác nhau nhờ công nghệ DWDM.